海洋中的对流不稳定过程主要分为两类:海底高温热液造成的轻水上升羽流和高纬度海水变冷或结冰盐析导致的重水下沉羽流。热液羽流连通了地壳深处和海水,是地壳内部与海洋之间传输动量、热量和物质的主要途径。海底热液区的数量之大、分布之广,因此对热液羽流的研究有非常重要的意义。盐析现象是形成下沉羽流的机制之一,盐析羽流属于深对流过程,对全球海洋深层水团形成、CO2的输送储存和热盐环流等有重要的影响,进而改变全球气候,研究盐析羽流对全球海气系统有非常重要的作用。两类羽流均为高度湍流的对流不稳定过程,且发生位置非常特殊,对其进行现场观测、实验室模拟和数值模拟均有较大困难,因此需要进一步研究,对以上两类对流不稳定过程的三维结构、混合特征以及周围环境因子的影响有更深刻地了解,从而得以对其特征参数进行参数化。海洋中关于这种重点关键物理过程的参数化对提高一般模式中的参数化有着重要的参考价值,同时也对研究全球热盐环流变化有较好的理论支撑。本文分别从理论分析和数值模拟两个方面对海洋中对流不稳定过程进行了讨论,理论方面讨论了海洋中对流不稳定过程发生的条件及主要特征,数值模拟方面使用更加适合高度湍流运动的大涡模拟（LES,Large eddy simulation）的方法对两类对流不稳定过程进行数值模拟研究,主要包括以下几个方面:（1）对流不稳定性的理论分析表明,在粘性扩散情况下,对流不稳定性发生的必要条件之一是Rayleigh数（Ra）大于一定的阈值,为本文中数值模拟的实验设置提供理论支撑。通过计算本文中所有敏感性实验的Ra,发现所有的Ra均远远大于该阈值,表明本文中的实验设置是合理的。（2）对热液上升羽流和盐析下沉羽流的三维结构和发展过程进行了分析,发现:对于热液羽流而言,羽流根部主要为向上的流动,并诱导生成强劲地在南半球顺时针旋转的涡流（在北半球旋转方向相反）,羽流冠帽处主要为由羽流中心向四周辐散的流场,整体呈现为伞状分布特征,与前人结果一致;对于盐析羽流而言,其分布形态与热液上升羽流相似,不同的是由于盐析羽流通常发生在高纬度位置,在较强旋转作用下,整体呈现为中心轴处向上流动而四周向下流动的圆锥状分布特征。（3）通过对表征羽流垂向输运能力的涡粘性系数（K）进行分析发现,热液羽流和盐析羽流的涡粘性系数皆在0.5～0.6Zmax处达到最大,表明羽流在此处的垂向输运能力最强。（4）通过一系列的敏感性实验,探讨环境因素如喷口处热通量（HF）、表层所加盐通量（SaF）、旋转率（f）和背景层结（N）,对两种对流不稳定羽流的影响。发现喷口处热通量（HF）、表层所加盐通量（SaF）和旋转率（f）对羽流有显著影响:喷口处热通量（HF）和表层所加盐通量（SaF）的增大对羽流垂向输运能力有增强作用,旋转率（f）的增大对羽流垂向输运能力有抑制作用,而背景层结（N）的作用在一定的量值范围内则不敏感。（5）使用敏感性实验结果,对两类羽流的最大影响深度（Zmax）和垂向输运能力（K）进行参数化,热液羽流的参数化中考虑了喷口处热通量（HF）、旋转率（f）和背景层结（N）的影响,而盐析羽流的参数化中考虑了表层所加盐通量（SaF）和背景层结（N）的影响。